汽轮机变工况课程设计
第三章 汽轮机的变工况
2.用于分析运行问题 通常把调节级汽室、各段调整抽汽和非调整抽 汽汽室作为压力的监视点，通称为监视段压力。
凝汽式汽轮机的监视段压力与流量成正比，同一 流量下，若监视段压力较初投产时的数值高，表明监 视点后面级的通流部分可能结垢：当监视段压力增大 5％～15％以上时，轴向推力将增大到威胁机组安全 的程度。
G1 G
2 2 p01 pg 1 2 2 p0 pg
或
G1 G
2 2 p01 pg 1 2 2 p0 pg
T0 T01
pg 热用户
四、 压力与流量关系式的应用
1.弗留格尔公式的应用条件
（1）在不同工况下，级组中各级通流面积不变 如通流部分结垢或磨损等，应进行修正
p T0 G1 a 01 , G p0 T01
汽轮机的负荷特性举例
• 1、某台一次再热超高压凝汽式汽轮机的功率突然下降 40%，此时机组无明显振动，机组参数变化如下（负号 表示降低）：
负荷
-40%
给水流量 调节级后 中间再热 压力 后压力 -36% -42% -44%
高压缸 效率 -1.8%
中低压缸 效率 -0.4%
– 功率降低后，一些参数又基本稳定不变，各监视段压 力近似成比例降低。
ht1 B 1 ht
2 2 2 p2 pg pg G G 1 1 2 2 2 2 p0 pg pg 1 G G1 2
k 1
k
背压式汽轮机非调节级焓降变化规律
由图可知：流量变化 越大，级的理想比焓 降变化也越大。流量 变化时，前面级的焓 降变化较小；后面级 的焓降变化较大。
五、 级的比焓降和反动度的变化规律
汽轮机课程设计
汽轮机课程设计第一章绪言ξ1.1、变工况计算的意义汽轮机在变工况条件下工作时，沿通流部分各级的蒸汽流量,喷嘴动叶前后的气温，汽压及湿度将偏离设计值，使零部件的受力情况，轴向推力，效率,出力发生变化。
此外，汽轮机在启停或负荷剧烈变动时，可能在零部件中产生很大的热应力，引起金属材料疲劳损伤，影响机组寿命,这种情况，在大型机组上尤为注意。
为此常常需要对它们进行校核和分析，以保证机组的安全可靠和经济运行。
由于变工况热力计算能获得各级的状态参数,理想比焓降，反动度,效率，出力等较详尽的数据，这就为强度分析，推力计算以及了解效率及出力变化提供了科学的参考依据。
因此，变工况热力核算常成为了解机组运行情况,预测设备系统改进所产生的效果,乃至分析事故原因的重要手段。
ξ1.2、变工况数值计算的方法与特点１.2．1、方法汽轮机整机的热力计算是建立在单级核算的基础上的。
目前,在变工况计算中，根据不同的给定原始条件,单级的详细热力核算可分为顺序计算和倒序计算两种基本方法，此外还有将倒序和顺序结合起来的混合算法。
１．2.2、特点顺序算法以给定的级前状态为起点，由前向后计算;倒序算法则以给定的级后状态为起点,由后向前计算。
混合算法中,每级都包含若干轮先是倒序后是顺序的混合计算,只有当倒序与顺序的计算结果相符合时,级的核算才可以结束，然后逐级向前推进。
三种方法都建立在喷嘴和动叶出口截面连续性方程和单级工作原理的基础上,并且计算时,级流量和几何尺寸是已知的。
与此相对应，单级的数值计算也有顺序，倒序和混合三种算法。
汽轮机在级在偏离设计工况工作时，在许多情况下，常常已知级后的压力以及流量，此时采用以级后状态为起点的倒序算法较为方便。
这种情况常出现在凝汽式和被压式机组的末级或是抽汽机组抽汽点前面的压力级,也可能出现在通流部分被拆除级前面的压力级，由于凝汽器内的压力或是抽汽压力或是被压发生变化，需要对其级前的功率，效率进行校核。
在另外一些情况下，则可能已知级前的状态与级流量，此时应采用以级前状态为起点的顺序算法比较方便,例如通过计算得到或通过实验测得调节级室的压力和温度,因此压力级组前的状态是已知的，在此情况下，对压力级的校核就应采用顺序算法。
汽轮机改造机组课程设计
汽轮机改造机组课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解汽轮机的基本工作原理和主要结构，掌握改造机组的相关理论知识。
2. 使学生掌握汽轮机改造机组的设计原则和流程，了解不同改造方案的优缺点。
3. 帮助学生了解汽轮机改造过程中的节能、减排技术及其在工程实践中的应用。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析汽轮机改造问题的能力，能够独立设计合理的改造方案。
2. 提高学生运用计算软件、查阅相关资料进行汽轮机改造机组设计和计算的能力。
3. 培养学生团队协作和沟通表达能力，能够就改造方案进行讨论和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱祖国、热爱社会主义事业，树立正确的价值观和人生观。
2. 培养学生具备节能环保意识，关注气候变化和可持续发展。
3. 培养学生勇于创新、敢于实践的精神，激发学生对工程技术的兴趣。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，以实用性为导向，旨在提高学生理论联系实际的能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握汽轮机改造机组的相关知识，具备独立设计和优化改造方案的能力，同时培养他们的团队协作和沟通表达能力，为我国汽轮机行业的发展贡献力量。
二、教学内容1. 汽轮机基本工作原理及结构：回顾课本中汽轮机的工作原理、主要组成部分及其功能，分析各部件在机组运行中的作用。
2. 汽轮机改造机组设计原则：讲解汽轮机改造的设计原则，如提高热效率、降低能耗、减少污染物排放等，结合课本案例进行分析。
3. 改造方案及优缺点对比：介绍常见的汽轮机改造方案，如叶片改型、通流部分优化、回热系统改进等，对比各种方案的优缺点。
4. 节能减排技术在改造中的应用：讲解汽轮机改造中应用的节能、减排技术，如变频调速、余热利用、低氮氧化物燃烧等，并结合实际案例进行分析。
5. 汽轮机改造机组设计流程：详细讲解设计流程，包括需求分析、方案设计、计算分析、设备选型、施工图设计等，指导学生按照流程完成课程设计。
6. 教学大纲及进度安排：- 第一周：回顾汽轮机基本工作原理及结构，介绍课程设计要求及进度安排；- 第二周：讲解汽轮机改造机组设计原则，分析课本案例；- 第三周：介绍改造方案及优缺点对比，进行小组讨论；- 第四周：讲解节能减排技术在改造中的应用，分析实际案例；- 第五周：讲解设计流程，指导学生完成课程设计；- 第六周：课程设计汇报、交流与评价。
汽轮机课程设计
汽轮机课程设计1. 设计背景汽轮机是一种利用蒸汽能转换为机械能的热动力设备，广泛应用于发电厂、石油化工企业等各类工业领域。
由于汽轮机的运行原理比较复杂，对于机电工程专业的学生来说，汽轮机的学习和应用都是一个重要的课程。
本文旨在给出一种基于汽轮机学习的课程设计方案，帮助学生更好地理解汽轮机的工作原理和应用，培养学生的实践能力。
2. 设计内容2.1 设计目标•了解汽轮机工作原理和组成结构；•掌握汽轮机调节运行的方法；•能够进行汽轮机数据处理和分析；•能够对汽轮机进行维修和保养。
2.2 设计步骤1.理论学习学生需要先学习汽轮机的工作原理、组成结构、调节运行方法等相关理论知识，这些知识可以通过课堂讲授、教材阅读、网络资源等途径获取。
2.实践练习学生需要通过实践操作来巩固和应用所学的理论知识，具体包括以下几个方面：–数据采集和处理：学生需要使用传感器和数据采集系统对汽轮机进行数据采集，并通过计算机软件进行数据处理和分析。
–检测和维修：学生需要使用专业工具和设备对汽轮机进行检测和维修，包括清洁、换油、更换零部件等。
–模拟实验：学生需要通过模拟实验来模拟汽轮机的运行状态，观察和研究汽轮机的性能指标和工况变化。
3.报告撰写学生需要根据实践操作和理论研究的结果，编写一份详细的课程设计报告，包括以下内容：–设计背景和目标；–理论学习的；–实践操作的过程和方法；–实验结果和数据处理分析；–操作中遇到的问题和解决方案；–对课程设计的和反思，提出改进建议。
3. 设计意义和价值本课程设计方案可以帮助学生更好地理解汽轮机的工作原理和应用，开拓学生的实践能力和创新意识。
同时，本方案设计的实践操作环节可以使学生了解汽轮机在实际应用中的变化和运行状况，掌握对汽轮机的维修和保养方法，提高综合实践能力和操作技能。
通过本方案的学习，学生可以更好地适应工作环境的需求，为未来的职业生涯打下坚实的基础。
4.汽轮机作为一种重要的热动力设备，在各行各业中都有广泛的应用。
汽轮机课程设计报告
一、课题背景：随着电力需求的迅速增长，电力负荷的多样性及可变性在所难免，而电能的不可储藏性决了发电机组的工况必须随着电力负荷的变化而变化。
所以发电机组常常需要偏离设计工况运行。
作为发电机组的原动机，汽轮机也必然受到变工况运行的影响。
汽轮机在变工况下运行时，通过汽轮机的蒸汽流量或蒸汽参数将发生变化，汽轮机的某些级或全部级的反动度、级效率也随之发生变化。
为了估计汽轮机在新工况下的经济性和可靠性，有必要对新工况进行热力核算。
汽轮机整机变工况热力核算是建立在单级核算基础上的，因此研究单级热力核算对于顺利完成整机热力核算任务有重要意义。
正是基于此，本设计拟题为：某型汽轮机最末级的倒序法变工况热力核算。
二、设计要求：根据计算准确度的要求不同，热力核算可采用详细的热力核算，也可以采用近似的算法。
本次设计要求的是单级的详细热力核算。
由给定的不同的原始条件，单级的详细热力核算又分为顺序计算和倒序计算两种基本方法，以及将这两种算法结合起来的混合算法。
本设计采用以给定的变工况后的级后状态为起点，由后向前计算的倒序法对某型汽轮机最末级进行详细的变工况热力核算。
要求在规定的时间内，按规范完成设计说明书，并通过指导老师组织的小型答辩。
三、原始数据：流量G=33.6kg/s，喷嘴平均直径=2.004m，动叶平均直径=2.0m，级前压力=0.0134Mpa，级前干度=0.903，喷嘴圆周速度=314.6m/s，动叶圆周速度=314m/s，反动度=0.574，级前余速动能=11.05kJ/kg，喷嘴速度系数φ =0.97，喷嘴出汽角=18°20’，喷嘴高度=0.665m，喷嘴出口截面积=1.321；级后压力=0.0046Mpa，级后干度=0.866，动叶出口截面积=2.275 ，动叶出汽角=3254’。
变工况条件：=40.32kg/s，= =0.0046Mpa，=2311 kJ/kg 。
四、课程设计进程安排五、设计工况下的热力核算（顺序算法）5.1级内焓降的分配和各状态点参数的确定0点参数：已知级前压力=0.0134，级前干度=0.903，由水和蒸汽性质计算软件（以下简称软件）查得蒸汽进入喷嘴前0点的各个参数：焓值=2364.3930 kJ/kg ，熵值=7.3383 kJ/（kg ·C ），比体积=10.0628/kg点参数：已知级前余速动能=11.05，算得等熵滞止状态点的焓值==(2364.3930+11.05)=。
第三章汽轮机的变工况(完整)
k
2
1
2
k n
k 1
nk
k 1
2 k1 k 1
可见， 值的大小只与压力比 n和等熵指数k 有关。当k 值一定时，在亚临界条件下， 值仅与 n有关，且 1 ； 而在临界和超临界的条件下， 1，与 n 无关。
利用彭台门系数计算通过喷嘴的实际流量
G 0.648An
定功率不是汽轮机的最大功率，也不是最经济的功率，只 是出厂时厂家设定的一个它所能完成的比较合适的功率， 在此功率下它运行平稳，且寿命会受伤害最少！
4
第一节 喷嘴的变工况
• 研究喷嘴的变动工况，主要是分析喷嘴前后压力与 流量之间的变化关系，喷嘴的这种关系是以后研究 汽轮机级和整个汽轮机变工况特性的基础。喷嘴又 分渐缩喷嘴和缩放喷嘴两种型式。
k
2
k 1
k 1
思考： 与什么有关系？
将不同的 值代入式（3—4）中，则有
过热蒸汽
Gt cr 0.667An
p0* v0*
饱和蒸汽
Gt cr 0.635An
p0* v0*
由此可见，对于一定的喷嘴和一定性质的蒸汽，临
界流量只与蒸汽的初参数有关，并随初压的升高而增加。
（二）流过喷嘴的实际流量
与喷嘴后和级后压力无关。
Gcr 1 Gcr
p* 01
p
* 0
（3—33）
变工况下的流量：
G 1Gcr1 0.6481An
p v * * 01 01
则
G1 G
1
p v * * 01 01
p
* 0
v
* 0
若近似地将蒸汽视为理想气体，并应用状态方程 pv RT 于上式，则
3 第三章 汽轮机的变工况 汽轮机原理
第三章汽轮机的变工况chapter 3 the changing condition of a turbine设计工况：运行时各种参数都保持设计值。
变工况：偏离设计值的工况。
研究目的：不同工况下热力过程，了解其效率变化，零件受力变化，保证安全、经济运行。
第一节喷嘴的变工况the changing conditionof a nozzle分析：喷嘴前后参数与流量之间的变化关系一、渐缩喷嘴的变工况the changing condition of a contracting nozzle试验：调整喷嘴前后阀门，改变初压和背压，测取流量的变化。
（一）初压P*0不变而背压P1变化εn=1，P1= P*0，G=0， 1〉εn〉εcr，G＜G cr， εn=εcr，G=G cr，ε1d＜εn＜εcr，G=G cr ， εn=ε1d，G=G cr，εn＜ε1d，G=G cr，列椭圆方程：01010110022264801111******.T T ppG G vp A G G G GG G n cr cr crn crcr cr cr n ββββεεεβεεε=∴==⎪⎪⎭⎫⎝⎛---===⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫⎝⎛--（二）流量网图改变p*0可得出一系列曲线，即流量网图横坐标：ε1= p1/p*0m；纵坐标：βm=G/G 0m；参变量：ε0= p*01 /p*0mp*0m、G*0m：分别为初压最大值和与之相应的临界流量的最大值。
第二节级与级组的变工况the changing condition of a stage and stage group一、变工况下级前后参数与流量的关系the relationship with the front—back parameter of a stage when the condition is changed(一) 级在临界工况下工作1、工况变动前后喷嘴均处于临界状态*0*011*0*0*0*011pp G G TT ppG G cr cr cr cr ==或2、工况变动前后动叶均处于临界状态与喷嘴一样：*1*111ppG G cr cr 列动叶进口和进口滞止截面的连续方程*111111*11111*0*01*01*0*0111,112p p p p vp vp p p v p k k c v Ac G ktt k kk t t t===⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--==-εε⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=∴++K K K b cr K K K b cr RT k k pA G RT k k p A G 111211*11*11'111121*1*1'112112εεεε*1*111121111211*1*111*11*1'1',pppp G G TTA A k k k k k k cr cr b b =--=∴==++εεεε111*1*111111:p p p p G G crcr ===由此可得则εε动叶进出口速度可写成111*11*1*1111*111*11*11,,112w w T T p p p p P P RT k k w KK ===⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=-时当ϕ*0*011111*0111*01*01*01*01*01111,112pp p p G G p p p p T T P P RT k k c c c cr cr KK ==∴==⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--==-可得时当而则在速度三角形中φ结论：级在临界状态下工作，不论临界状态发生在喷嘴或动叶，通过该级的流量均与级前压力成正比，而与级后压力无关。
汽轮机课程设计：某型50MW汽轮机最末级的变工况热力核算
某型50MW 汽轮机最末级的变工况热力核算目录摘要 ………………………………………………………………………………………………………………………………………..-3- 第一章 概述 ................................................................................................错误!未定义书签。
一，变工况计算的意义 ............................................................................错误!未定义书签。
二，变工况数值计算的方法 ....................................................................错误!未定义书签。
第二章 设计工况下计算 ..................................................................................错误!未定义书签。
一，已知条件 ............................................................................................错误!未定义书签。
二，由已知条件查软件得参数 ................................................................错误!未定义书签。
2.1，根据已知条件得： ..................................................................错误!未定义书签。
2.2，由P 2=0.0046 Mpa, X 2=0.866查得级后参数： ......................错误!未定义书签。
汽轮机原理课程设计某型汽轮机最末级的倒序法变工况热力核算
汽轮机原理课程设计目录一、课程设计 (2)二课程设计应完成的工作 (3)依照计算准确度的要求不同，热力核算可采纳详细的热力核算，也能够采纳近似的算法。
本次设计要求的是单级的详细热力核算。
(3)三课程设计进程安排 (3)设计工况下的热力核算 (4)变工况下的热力校核计算 (11)四、设计资料及参考文献 (21)电气工程学院热能与动力工程专业<<汽轮机原理>>课程设计课落款称:某型汽轮机最末级的倒序法变工况热力核算姓名，学号: 周兴（0311）专业、班级：热能与动力工程081班指导教师：钱进（教师）2020年7月7日至2020年7月18日共2周指导教师签名：教研室主任签名：分管院长签名：摘要一课程设计内容:随着电力需求的迅速增加，电力负荷的多样性及可变性在所不免，而电能的不可储藏性决定了发电机组的工况必需随着电力负荷的转变而转变。
因此发电机组常常需要偏离设计工况运行。
作为发电机组的原动机，汽轮机也必然受到变工况运行的阻碍。
汽轮机在变工况下运行时，通过汽轮机的蒸汽流量或蒸汽参数将发生转变，汽轮机的某些级或全数级的反动度、级效率也随之发生转变。
为了估量汽轮机在新工况下的经济性和靠得住性，有必要对新工况进行热力核算。
汽轮机整机变工况热力核算是成立在单级核算基础上的，因此研究单级热力核算关于顺利完成整机热力核算任务有重要意义。
正是基于此，本设计拟题为：某型汽轮机最末级的倒序法变工况热力核算。
二课程设计应完成的工作依照计算准确度的要求不同，热力核算可采纳详细的热力核算，也能够采纳近似的算法。
本次设计要求的是单级的详细热力核算。
由给定的不同的原始条件，单级的详细热力核算又分为顺序计算和倒序计算两种大体方式，和将这两种算法结合起来的混合算法。
本设计采纳以给定的变工况后的级后状态为起点，由后向前计算的倒序法对某型汽轮机最末级进行详细的变工况热力核算。
要求在规定的时刻内，按标准完成设计说明书，并通过指导教师组织的小型答辩。
ch3 汽轮机的变工况
背压式汽轮机的流量、压力、焓降关系
在高背压时，如背压式汽轮机，或凝汽式汽轮机的末级、末数级，
流量与压力为双曲线关系，流量的减少将使焓降变小。焓降改变的 幅度取决于流量的改变量。级组前压力较级组后越大，焓降变小则 越少，反之亦然。即前几级的焓降降低较缓，后几级则降低较大。
结论
在机组负荷降低时，调节级的焓降增大，中间级基本不变，末级或 22
2
3.1 渐缩喷嘴的变工况
对于渐缩喷嘴，当其 初参数及出口面积不变 时，通过喷嘴的流量为：
n
cr时 G n An
2 k 1 2k * * k p0 0 n n k k 1
* * cr时 G Gcr 0.648 An p0 0 n
汽室压力为1.67MPa。当机组流量降为90t/h时，试问此 时调节级汽室的压力为多少？又，压力级结垢通流面积 减少5%后，蒸汽量90t/h下调节级汽室压力是多少？
？分析思路
将通流部分分为调节级和其后的压力级；凝汽式 意味着背压远低于初压。
15
解：(1) 对压力级，不计背压和温度变化的影响。有
p01 G1 p01 90 , , G p0 132.6 1.67 p01 1.133Mpa
(2)结垢后通流面积减少5％，则
p01 G1 / A1 p01 90 1 , , G/ A p0 132.6 0.95 1.67
p01 1.193Mpa
级数增、减时流量和压力关系 实际应用中，因某种需要 拆除某个级，此时要求分析拆除后对一些级的强度的影响。 对这类综合应用问题，分析的原则是合理划分级组，从结 16 构没有改变的级组开始计算。
汽轮机课程设计设计任务书指导书2015
电气工程学院课程设计任务书课题名称: 汽轮机变工况运行的经济性和安全性核算专业、班级：热能与动力工程121、122班指导教师：钱进2014年7月20日至2014年7月31日共2周指导教师签名：教研室主任签名：分管院长签名：一、设计题目：汽轮机变工况运行下的经济性和安全性核算设计对象为1台50MW纯凝式单缸汽轮机发电机组，由于电网负荷调节的要求及冷端条件的改变，汽轮机的运行工况发生变化。
本次设计拟定60%、70%、80%、90%、100%、110%六个变工况负荷，要求各小组按各自给定的背压条件进行前述六个工况中两个变工况条件下的汽轮机的经济性和安全性核算，通过与额定工况(额定功率、额定背压)的比对，展开分析和讨论得出结论。
二、设计时间：2周三、原始资料：1、N50-8.82/535型汽轮机热力计算数据汇总表（设计工况）2、设计工况热力过程线3、N50-8.82/535型汽轮机设计工况轴向推力计算数据4、回热系统简图5、N50-8.82/535型汽轮机设计工况下热平衡计算基本数据6、N50-8.82/535型汽轮机组设计工况下热经济指标7、变工况计算所需数据和图表详见参考文献18、变工况数据背压Pc、负荷A组A1组：Pc=0.0065MPa；60%、90%负荷A2组：Pc=0.0065MPa；70%，100%负荷A3组：Pc=0.0065MPa；80%，110%负荷B组B1组：Pc=0.0060MPa；60%、90%负荷B2组：Pc=0.0060MPa；70%，100%负荷B3组：Pc=0.0060MPa；80%，110%负荷C组C1组：Pc=0.0055MPa；60%、90%负荷C2组：Pc=0.0055MPa；70%，100%负荷C3组：Pc=0.0055MPa；80%，110%负荷D组D1组：Pc=0.0050MPa；60%、90%负荷D2组：Pc=0.0050MPa；70%，100%负荷D3组：Pc=0.0050MPa；80%，110%负荷E组E1组Pc=0.0045MPa；60%、90%负荷E2组：Pc=0.0045MPa；70%，100%负荷E3组：Pc=0.0045MPa；80%，110%负荷F组F1组Pc=0.0040MPa；60%、90%负荷F2组：Pc=0.0040MPa；70%，100%负荷F3组：Pc=0.0040MPa；80%，110%负荷四、具体任务和计算步骤如下：1、确定各抽汽点的压力和焓值；2、初步拟定全机热力过程线，并确定末级排汽状态点与排汽焓；3、各级段流量的确定；4、热力系统；5、汽轮机热力核算（功率和效率计算）最末级详细计算调节级详细计算中间级近似计算6、轴向推力核算及推力瓦安全性核算7、汽轮发电机组经济性指标计算；8、编写课程设计计算说明书五、成果：设计计算说明书一份。
《汽轮机原理》变工况
p
i
2 01
2 p 21
i
设级内有Z级，则
G1 T01 2 2 2 2 第一级： p p p p 0 2 1 01 21 1 G 1 T0 1
2
7
G1 T01 2 2 p p 0 2 第二级： G 2 T0 2
13
某台一次再热超高压凝汽式汽轮机的功率突然下降40 ％，此时机组无明显振动，机组参数变化如表3-2所示， 负号表示降低。功率降低后，一些参数又基本稳定不变， 各监视段压力近似成比例降低。 分析原因：调节级后压力和中间再热后压力降低， 表明蒸汽流量变小，这由给水流量也相应变小而证实。 由于各监视段压力与流量近似成正比，故可以认为各非 调节级的工作是正常的，流量的突降是调节级或调节级 之前的通流部分故障所致。
p
2 01
p z21
经改写得：
8
G1 G
2 p 01 p z21 T0 2 p0 p z2 T01
当忽略温度影响时，为 ：
G1 G
2 p 01 p z21 2 p0 p z2
9
（二）级组中级达临界工况
G1 p01 G p0
12
三 、在工程中的应用 弗留格尔公式不仅形式简单，而且使用方便，在汽
轮机运行中可以用来： (1)监视汽轮机通流部分运行是否正常。在已知汽轮机 功率或流量的条件下，根据弗留格尔公式的计算结果监视 某些级组(监视段)前的压力，借此判断该级组是否损坏或 结垢等异常现象。 (2)可以推算出不同流量(功率)时各级的压差和比焓降， 从而计算出相应的功率、效率及零部件的受力情况。也可 以由压力推算出通过各级的流量。
汽轮机的变工况
• 与n的关系绘成如图 所示的曲线。计算时，先在 图上查 取 值，然后利用下式计算：
G Gcr 0.648An
p
* 0
RT
* 0
三、 喷管的变工况
1、喷嘴初压P0*不变而背压P1变化时
（1）当喷嘴前后压力比 n > cr 时 ，p1 > p cr （亚临界），流量为
* * G n An p 0 0 2 k 1 k k p 2k p1 * 1 p* k 1 p o 0
n结论：只要级在临界状态下工作，不论临界状态是发生在喷嘴中还是
发生在动叶中，通过该级的流量均与级前压力成正比，而与级后压力无 关。
（二）级均在亚临界工况下工作时
根据连续性方程，经过一系列推导，可得出级均在亚临界工况下工作 时级的流量与压力的关系：
G1 G
2 2 p 01 p 21 2 2 p0 p2
结论：流量变化只与喷嘴前的参数有关，与喷嘴 后的参数无关。
若忽略温度的变化，则有
Gcr1 p01 Gcr p0
结论：流量变化与喷嘴前的滞止压力成正比。 （２）两种工况下，通过喷嘴的流量均小于临界流量
* * G1 1Gcr1 0.6481 An p01 01
G Gcr 0.648 An p
2.通过喷嘴的实际流量
1 ，则有 令 n 1t
1 G An 1c1 An 1c1t Gt 1t
G nGt
数、汽体参数及汽体物理性质等因素有关，另外还 与喷嘴出口的实际密度与等熵密度之比有关。 下图为实验得到的流量系数曲线。由图可知： 过热蒸汽区： 0.97
（3—1）
ch3 汽轮机在变工况下的工作
为方便起见，*常略去。
10
二、级组压力与流量关系 级组：由前后串联、流量相等的若干级组成。 级组临界工况：级组中的某级达到临界。 级组亚临界工况：级组中的所有级未达到临界。 1、级组两个工况均为临界 对于级组中临界流动的第x个级： Gc1 p x1 Gc px 对于亚临界流动的第x－1个级：
Gc1 Gc
喷嘴配汽
节流配汽 滑压运行
好
差 较差
差
较好 好
快
快 慢
31
复合配汽方式 实际采用喷嘴调节时，常使第1、2个调门同步动作， 第3、4个调门顺序开启。
32
随负荷上升，采用：定压——滑压——定压 低负荷：采用定压，锅炉金属温度变化率较小，蒸汽 初参数较高，循环热效率较高。 中间负荷：采用滑压方式，汽机金属温度变化小。 高负荷：采用喷嘴配汽，使汽机内效率提高。
Gex kG1 G11 G1 G21 G2
G2 1 k G1
2 2 p A1 pB1 2 2 p A pB 2 2 pB1 pC1 1 k G11 2 2 1 k G1 pB pC
2 2 2 2 2 2 p A1 pB1 pB1 pC1 p A1 pC1 2 2 2 2 2 2 p A pB pB pC p A pC
* Gc1 p01 * Gc p0
2 k n1 2 k n
k 1 k n1 k 1 k n
n1 n1 n n
8
结论： 不论临界流动发生在喷嘴还是动叶，流量都与级 前压力成正比。 2、两种工况均为亚临界流动
G n An c1t 1t n An 2t
23
压力随流量（综合开度）的变化
24
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《汽轮机原理》课程设计
一、目的及任务
汽轮机课程设计是对在汽轮机课程中所学到的理论知识的系统总结、巩固和加深，要求掌握汽轮机热力计算及变工况下热力计算的原则、方法和步骤。
课程设计的任务是针对200MW 或300MW 汽轮机额定功率的50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%工况，首先计算并绘制出调节级特性曲线、而对调节级进行变工况热力计算，再对其余压力级进行变工况热力计算，同时求出各级的内功率、相对内效率等全部特征参数，并与设计工况作对比分析。
二、内容及要求
1、变工况进汽量估算过程。
2、做出所有压力级变工况计算的汇总表，并把调节级、以及其它级中任一级的详细热力计算过程书面写出。
3、绘出整机中各级热力过程线，同时绘出各级速度三角形。
三、设计步骤
3.1 汽轮机变工况进汽量D 0的初步估算
D 0=3600P e m /()mac t ri g m h D ηηη∆+∆（kg/h ） 式中，P e 为变工况功率（kW ）。
△h t mac 为汽轮机整机理想比焓降，对于本设计采用中间再热的汽轮机，中压缸入口状态点应按再热后温度计算。
m 为考虑回热抽汽进汽量增大的系数，其与回热级数、给水温度及机组参数和容量有关，通常取m =1.15-1.25，对于本设计200MW 、300MW 汽轮机，取m =1.19-1.22。
△D 为考虑前轴封及阀杆漏汽以保证发出经济功率的蒸汽裕量，通常△D =(3-5)%D 0（kg/h ）。
机组的整机相对内效率ηri 、发电机效率ηg 和机械效率ηm 的选取，参考同类型、同容量的汽轮发电机组。
由于整机相对内效率ηri 取决于汽轮机内部各项损失，这些损失又与蒸汽流量及通流部分的几何参数有关，因此只能初步估计（ηri ），求出进汽量后进行变工况试算，试算完成后再进行校核。
表1 汽轮发电机组的各种效率范围
注：变工况条件下，表中ηri 为效率上限值。
3.2 调节级通用特性曲线绘制
首先根据已知的p 0、t 0，确定蒸汽通过主汽门及配汽机构的压力损失。
一般全开阀门进汽机构的节流损失取△p 0=(0.03-0.05)p 0，所以调节级前压力0
p ′=p 0-△p 0 绘制曲线的详细步骤见参考资料[1]第182-184页。
3.3 调节级变工况计算
调节级计算的详细步骤见参考资料[1]第184页。
变工况计算应确定调节级各喷嘴组汽门开启情况及流量，并得出调节级排汽状态点。
3.4 压力级顺序计算
顺算的详细步骤见参考资料[1]第182页。
顺算方法适用于在喷嘴和动叶中全是亚临界流动的情况。
当喷嘴中或动叶中出现超临界流动时，可以假定喷嘴后或动叶后的压力，继续使用该方法进行计算，但需要根据已知条件进行假定压力的校核。
一般来说，顺算法在超临界流动中很少使用。
本课程设计在顺算出现超临界流动时，采用倒推计算法从末级倒算至该压力级前，并进行级前状态参数校核。
若相差不大，可对倒算热力过程线进行平移使二者重合，平移方法详见参考资料[1]第180页。
若相差较大，则需重新假设末级状态参数进行计算，直至满足精度要求。
3.5 末级往前倒推计算
根据末级动叶后压力p z 和假定的整机相对内效率ηri 得到排汽状态点。
确定p z ，首先需要根据已知的凝汽器压力p c ，来求出蒸汽通过排汽管中的压力损失△p c ，取△p c =2
)100
(
Cex λp c 或△p c =(0.02-0.06)p c 。
其中：λ——与排汽管的结构和流速有关的阻力系数，一般取λ=0.05-0.1。
C ex ——排汽管中汽流速度，通常凝汽式轮机C ex =(80-100)（m/s ），背
压式汽轮机C ex =(40-60)（m/s ）。
所以末级动叶后压力c c c
z p p p p ∆+=′=。
倒算的详细步骤见参考资料[1]第176-179页。
3.6 整机校核
变工况计算完成后将计算的整机相对内效率ηri 与估计值（ηri ）进行校核。
若△η＜1%（%100}/)]({[×−=∆ri ri ri ηηηη），为合格，否则采用计算出新的整机相对内效率ηri 重新计算，直至合格。
计算得到准确排汽点后，再求出整机内功率P i （各级内功率求和）、汽耗率d 。
3.7 为便于计算，作出如下约定： （1）各级回热抽汽量正比例于主汽流量。
（2）门杆漏汽和调门开启重叠度不计。
（3）压力损失的参考值：高、中压主汽门和调门的压损为初压的5%，再热器的压损为高压缸排汽压力的12%，中、低压连通管的压损为中压缸排汽压力的2%。
（4）余速利用系数的参考值为：调节级后的第一压力级、前面有抽汽口的压力级利用上一级余速的系数为0.5，其它压力级为1。
四、参考资料
[1] 沈士一，庄贺庆．汽轮机原理[M]．北京：中国电力出版社，1992
附录
A. N200-12.7/535/535汽轮机设计参数
该型汽轮机是超高压、一次中间再热、三缸二排汽、冲动凝汽式电站全速汽轮机。
主汽门前新汽参数：12.75MPa（绝对压力），535℃。
中压缸进汽温度535℃，末级叶片高度800mm。
机组采用喷嘴调节，共有4个高压调门，控制14、14、13、14共4组55个喷嘴，1、2号调门同时开启，3、4号调门顺序开启。
通流部分由1个调节级和26个压力级组成，高压缸1-12级，中压缸13-22级，低压缸23-27级。
设有8级非调整回热抽汽，分别位于第9、12、15、18、20、22、23、25级后。
前3级抽汽至高压加热器，第4级抽汽至除氧器，后4级至低压加热器。
汽轮机在额定参数下前3个高压调节阀全开时可以带额定负荷。
汽封系统如图A1所示，图中数据汇总为表A1。
通流部分结构参数如表A2所示。
设计工况热力参数如表A3所示。
图A1 N200-12.7/535/535型汽轮机轴封系统
表A1 N200-12.7/535/535型汽轮机轴封系统数据
隔板和轴端汽封均为高低齿曲径式汽封。
高压隔板汽封的直径为456mm，间隙为0.75mm，齿数为9；中压第一级（第13级）隔板汽封直径745mm，间隙0.75mm，齿数11；第14-19级汽封直径516mm，间隙0.75mm，齿数11；第20-22级直径676mm，间隙0.75mm，齿数11；第23-25级隔板汽封直径745mm，间隙0.75mm，齿数6；第26级直径696mm，间隙0.80mm，齿数6；末级直径741mm，间隙0.85mm，齿数6。
表A2 N200-12.7/535/535三缸二排汽汽轮机通流部分的结构参数
注：低压缸对称布置，表中流量、功率、出口面积为单侧值。
表A3 N200-12.7/535/535三缸二排汽汽轮机设计工况下的热力参数
B. N300-16.7/537/537汽轮机设计参数
本机组是按照美国西屋公司的技术制造的300MW亚临界、中间再热式、高中压合缸、双缸双排汽、单轴凝汽式汽轮机，如图4-2所示。
它由高中压积木块BB0243与低压缸积木块BB074组合而成。
为了进一步提高机组的经济性，对原引进技术作了改进设计，而且低压缸末级叶片采用905mm的长叶片。
机组型号为N300-16.7/537/537，工厂产品号为D156。
主要技术参数：额定功率300MW；主汽门前额定参数16.7Mpa、537℃，再热汽门前温度537℃；工作转速3000rpm；额定背压5.39kPa；回热级数3高、4低、1除氧；额定工况蒸汽流量910.2t/h、热耗7937kJ/(kWh)。
本机组通流部分共35级叶片，其中高压缸1+11级，中压缸9级，低压缸2×7级。
动叶片除低压缸末三级为扭转叶片外，其余均为等截面叶片。
高、中、低压缸隔板静叶均为扭叶片。
有6个高压调节阀，每阀控制21个喷嘴，调节阀全开时部分进汽度为0.9545。
汽轮机在额定参数下5阀全开时可以带额定负荷。
汽轮机在6个调节阀全开、新汽参数16.7MPa、537℃（超压5%）时运行，这一工况定义为最大负荷工况。
汽缸轴端汽封的结构可用表B1描述。
通流部分结构参数如表B2所示。
最大工况和额定工况下的热力参数如表B3所示。
主汽门、调节阀、进汽管的压损为4%，再热器及管道为10%，中联门及管道为2.5%，中低压连通管为2%。
2号高加抽汽来自高压缸排汽，除氧器抽汽来自中压缸排汽，第5、6级抽汽分别来自左、右侧低压缸的第3、5级前，因此低压缸为不对称抽汽。
表B1 N300-16.7/537/537汽轮机轴端汽封
表B2 N300-16.7/537/537汽轮机通流部分的结构参数
表B3 N300-16.7/537/537汽轮机最大工况和设计工况下的热力参数
注：额定工况排汽比焓：2346kJ/kg；最大工况排汽比焓：2338.8kJ/kg；低压缸抽汽实际为不对称的，这里近似为对称。